Laboratorijsko ispitivanje osetljivosti/rezistencije na insulin Rezistencija na insulin - definicije • Stanje smanjene osetljivosti ciljnih tkiva na normalne koncentracije insulina u cirkulaciji • Smanjeno insulin-zavisno preuzimanje glukoze od strane insulin-zavisnih tkiva i povećano stvaranje glukoze u jetri • Smanjena sposobnost insulina da snižava koncentraciju glukoze u krvi Tipovi rezistencije na insulin • Periferna – Mišići – smanjen ulazak glukoze u ćelije posredstvom GLUT4; smanjena sinteza glikogena – Masno tkivo - povećana lipoliza; smanjen ulazak glukoze • Hepatična – Povećano stvaranje glukoze u jetri (izostaje inhibicija glukoneogeneze i glikogenolize; izostaje aktivacija glikogeneze) Masno tkivo Insulin - Hepatična rezistencija na insulin Faktori rizika za razvoj insulinske rezistencije • • • • • • • Muški pol Godine Gojaznost Fizička neaktivnost Alkohol Pušenje Lekovi – glukokortikosteroidi, ciklosporin, hormon rasta, inhibitori proteaza, tiazidi, β-blokatori • Bolesti – Povećana sekrecija antagonista insulina – Ciroza jetre, hepatitis C Jetra Pankreas Glikogen Glukagon Glukoza Glukoza AK AK Glukoza↑ Laktat Portalna vena TG Masti VLDL Tanko crevo Alanin Masti MK↑ TG↑ Hilomikroni Mišići Limfa Masno tkivo Proteini Insulinska rezistencija je komponenta raznih patoloških stanja, kao što su: • Tip 2 DM • Poremećaj tolerancije glukoze • Metabolički sindrom – Abdominalna gojaznost – Dislipidemija • Trigliceridi ↑ • HDL-holesterol↓ – Insulinska rezistencija – Smanjena tolerancija glukoze – Hipertenzija ...ali je prisutna i u nekim fiziološkim stanjima • Pubertet – U funkciji rasta i razvoja – Smanjeni su samo efekti insulina na metabolizam glukoze, anabolički efekti na proteine su sačuvani • Trudnoća – Prolazna fiziološka pojava, razlikuje se od gestacionog DM – Izraženija kod gojaznih trudnica Lokalizacija poremećaja u signalnom putu insulina • Prereceptorski poremećaj – Mutacije insulina; antiinsulinska antitela • Receptorski poremećaj – – – – – Smanjen broj receptora i degradacija IRS Mutacije insulinskog receptora Antitela protiv insulinskog receptora Fosforilacija receptora na ostacima serina Oksidativni stres – otežana fosforilacija Tyr IRS-a • Postreceptorski poremećaj – Mutacije GLUT4 – TNF-α i IL-6 inhibiraju signalizaciju insulina • Kombinacija poremećaja Dejstvo insulina: glavna ciljna tkiva Skeletni mišići Srčani mišić Masno tkivo Jetra Značaj metabolizma glukoze u mišićima • Skeletni mišići preuzimaju oko 75% glukoze posle obroka • Ulazak glukoze u ćelije reguliše brzinu korišćenja glukoze • Glukoza se fosforiliše pod dejstvom heksokinaze (aktivacija insulinom), a zatim se koristi: – za sintezu glikogena (insulin aktivira glikogen-sintazu), ili – za dobijanje ATP-a (insulin indukuje piruvat-kinazu i povećava enzimsku aktivnost) Randle-ov ciklus glukoza-masne kiseline Objašnjava mehanizam kojim masne kiseline ometaju normalnu oksidaciju glukoze pod dejstvom insulina i ulazak glukoze u mišićne ćelije • SMK inhbiraju ekspresiju gena za GLUT 4 u mišićima i masnom tkivu i ispoljavanje vezikula koje sadržavaju GLUT 4 do membrane. • SMK sprečavaju ugradnju glukoze u glikogen i stimulišu oslobađanje glukoze iz jetre. Očito je postojanje fiziološke kompeticije između iskorištavanja glukoze i masti kao energetske rezerve. • Oksidacija masti remeti unos i metabolizam glukoze u ćelijama, a glukoza inhibira iskorištavanje masti. • Metabolizmom glukoze nastaje acetil CoA, koji se razgrađuje do CO2 i vode i generiše nastanak ATP-a oksidativnom fosforilacijom. U stanjima povećane raspoloživosti energetskih supstrata, acetil CoA se konvertuje u malonil CoA, koji predstavlja prvu stepenicu u sintezi masti, a ujedno je i snažan inhibitor unosa masnih kiselina u mitohondrije posredovanog nosačima I obrnuto: glukoza inhibira oksidaciju masnih kiselina u jetri Višak glukoze dovodi do aktivacije acetil-KoA karboksilaze i stvaranja malonil-KoA Malonil-KoA inhibira oksidaciju masnih kiselina u jetri Višak masnih kiselina u jetri usmerava se ka sintezi triglicerida, što može da dovede do steatoze jetre. Diacilglicerol put (DAG put) (za TG u adipoznom tkivu, jetri i bubrezima) glucose CH2OH liver adipose tissue CO NADH+H + liver kidney ADP ATP NAD+ CH2OH CH2OH CHOH CHOH phosphoglycerol glycerol kinase dehydrogenase CH2O-PO3H2 CH2OH CH2O-PO3H2 dihydroxyacetone phosphate glycerol 3-phosphoglycerol RCO¡« SCoA acyl CoA transferase HSCoA HSCoA RCO¡« SCoA CH2OCOR CH2OCOR CHOCOR CH2OCOR triacylglycerol CHOCOR Pi H2O CH2OCOR HSCoA RCO¡« SCoA CHOH CHOCOR CH2OH phosphatase CH2O-PO3H2 acyl CoA transferase diacylglycerol phosphatidate CH2OCOR acyl CoA transferase CH2O-PO3H2 lysophosphatidate Novija saznanja o mehanizmima IR – uloga DAG u mišićima • Ishrana bogata mastima povećava koncentraciju diacilglicerola (DAG) u mišićima • DAG aktivira protein-kinazu C θ (PKC θ) • PKC θ aktivira Ser/Thr kinaze koje fosforilišu ostatke serina IRS1 • Fosforilacija Ser sprečava interakciju IRS1 sa insulinskim receptorom, a time i njegovu aktivaciju fosforilacijom Tyr • Ovo prekida signalni put insulina, pa ne dolazi do translokacije GLUT4 i ulaska glukoze u ćelije Mišići - normalno Mišići - insulinska rezistencija Novija saznanja o mehanizmima IR – uloga DAG u jetri • DAG u hepatocitima aktivira PKC ε • PKC ε aktivira Ser/Thr kinaze koje fosforilišu ostatke serina IRS1 • Fosforilacija Ser sprečava interakciju IRS1 sa insulinskim receptorom, a time i njegovu aktivaciju fosforilacijom Tyr • Ovo prekida signalni put insulina, pa ne dolazi do inhibicije glukoneogeneze i stimulacije sinteze glikogena Jetra - normalno Jetra - insulinska rezistencija Uloga AMPK • AMPK – AMP-zavisna protein-kinaza • Senzor energetskog statusa ćelije, aktivira se povećanjem odnosa [AMP]/[ATP] – U nedostatku glukoze ili kiseonika – Povećana potrošnja energije (fizička aktivnost) • Ubrzava katabolizam glukoze i masti i poništava kompeticiju glukoze i masnih kiselina za oksidaciju • Bigvanidini (Metformin) aktiviraju AMPK Uloga oksidativnog stresa u razvoju insulinske rezistencije Angiotenzin II NADPH oksidaza Insulinski receptor Glukoza Oksidativni stres druge serin-kinaze Mitohondrije GLUT4 vezikula Uloga inflamacije u razvoju insulinske rezistencije • TNF-α aktivira Ser/Thr kinaze koje fosforilišu serinske ostatke IRS i onemogućavaju aktivaciju IRS • IL-6 stimuliše vezivanje IRS proteina za ubikvitin i razlaganje u proteazomu • IL-1 ometa signalni put insulina (fosforilacija Ser, snižena koncentracija IRS) Povezanost gojaznosti i insulinske rezistencije • • • • Dislipidemija Oksidativi stres Inflamacija Adipokini – Adiponektin (antiinflamatorni) – Leptin – Rezistin – proinflamatoran (hepatična IR) Smanjen broj insulinskih receptora Metode za ispitivanje osetljivosti/rezistencije na insulin • Testovi koji se koriste u kliničkim istraživanjima • Jednostavni surogat-indeksi insulinske senzitivnosti Testovi koji se koriste u kliničkim istraživanjima • HIEG klamp (Hiperinsulinemijski EuGlikemijski klamp) – Zlatni standard za procenu insulinske senzitivnosti • Drugi testovi – Test supresije insulina – Analiza minimalnog modela IGTT sa čestim uzimanjem uzoraka Princip HIEG klampa • Test traje 2 – 3 h. • Infuzija insulina obezbeđuje konstantnu hiperinsulinemiju • Infuzijom se daje i poznata, varijabilna količina glukoze, podešena da održava euglikemiju (4,45 – 5,00 mmol/L, meri se svakih 5 – 10 min). • Pod tim uslovima, brzina davanja glukoze u toku poslednjih 30 min testa jednaka je brzini uklanjanja glukoze iz krvi, M (mg/kg/min) • M/I (brzina uklanjanja glukoze po jedinici koncentracije insulina u plazmi) je mera osetljivosti ispitanika na insulin Drugi testovi – Test supresije insulina • Posle supresije endogene sekrecije insulina somatostatinom, daje se poznata količina insulina i glukoze i meri nivo glukoze u određenim intervalima. – Analiza minimalnog modela IGTT sa čestim uzimanjem uzoraka • Matematička analiza odnosa koncentracija glukoze i insulina Surogat-indeksi • Indeksi izvedeni iz vrednosti OGTT – pretežno odražavaju perifernu insulinsku senzitivnost skeletnih mišića • Indeksi izvedeni iz vrednosti našte – pretežno odražavaju hepatičnu insulinsku senzitivnost Indeksi izvedeni iz vrednosti OGTT • 75 g glukoze (kao za OGTT) • Uzorci krvi na 30 min • Određivanje glukoze i insulina u plazmi • Neki indeksi sadrže i druge parametre (TT, ITM, volumen distribucije glukoze) • Validacija indeksa poređenjem sa rezultatima HIEG klampa TT – telesna težina, ITM – indeks telesne mase (BMI – body mass index) OGIS http://webmet.pd.cnr.it/ogis/ogis.php Karakteristike indeksa izvedenih iz OGTT • Dobra korelacija sa rezultatima HIEG klampa • Složeniji od indeksa našte i zahtevaju ispitivanje od najmanje 2 h • Drugi fiziološki faktori utiču na vrednosti insulina i glukoze u toku OGTT – Brzina apsorpcije glukoze – Sekrecija endogenog insulina pod uticajem glukoze i inkretina – Insulin-nezavisni efekti glukoze na preuzimanje i stvaranje glukoze Indeksi izvedeni iz vrednosti našte • Zasnivaju se na pretpostavkama: – Stanje gladovanja je ravnotežno stanje u kojem se stalna koncentracija glukoze održava dejstvom insulina na hepatičnu produkciju glukoze. – Hepatična produkcija glukoze jednaka je ukupnoj potrošnji glukoze u organizmu. – Koncentracija insulina u plazmi našte zavisi od insulinske senzitivnosti. • Indeksi se izračunavaju iz koncentracija glukoze i insulina i predstavljaju jednostavnu metodu za procenu osetjivosti/rezistencije na insulin. • Najčešće korišćeni indeksi: HOMA i QUICKI HOMA • HOMA – HOmeostasis Model Assessment Procena insulinske rezistencije: HOMA-IR HOMA-IR = [insulin (μU/mL)] x [glukoza (mmol/L)] 22,5 Procena funkcije β-ćelija: HOMA-B HOMA-B = 20 x [insulin (μU/mL)] [glukoza (mmol/L)] - 3,5 Za vredosti glukoze 4,5 mmol/L i insulina 5 μU/mL – HOMA-IR = 1, HOMA-B = 100 HOMA2 • Pojednostavljena formula ima nedostataka • HOMA2 softver za izračunavanje %S i %B http://www.dtu.ox.ac.uk/homacalculator/index.php HOMA-IR = 100/%S QUICKI • QUantitative Insulin sensitivity ChecK Index QUICKI = 1 log[insulin (µU/mL)] + log [glukoza (mg/dL)] • Linearna korelacija sa rezultatima HIEG klampa PPAR • Naziv – Peroxisome proliferator-activated receptors – Receptori koji se aktiviraju uz proliferaciju peroksizoma • Subfamilija nuklearnih receptora (transkripcioni faktori) • Vezuju se za DNK kao heterodimeri sa retinoidnim X receptorima (RXR) • Deluju na metabolizam lipida i homeostazu glukoze • PPARα, PPARβ/δ, PPARγ Prva faza aktivacije transkripcije • vezivanje endogenih i egzogenih liganada • heterodimerizacija sa drugim transkripcionim faktorom RXR retinoid-Xreceptor Druga faza aktivacije transkripcije • • • PPAR-RXR prepoznaje mnoge gene u hepatocitima Prepoznavanje PPRE – (PPAR responsive element) pomoću DNK vezujućeg domena Sekvenca nukleotida na PPRE je AGGTCA, AGGTCA PPARα • Endogeni ligandi: PNMK • Egzogeni ligandi: fibrati • Ekspresija: jetra, mišići, srce, bubrezi, makrofage, endotel • Efekti – Proliferacija peroksizoma u hepatocitima – Stimulacija β-oksidacije masnih kiselina u mitohondrijama – Aktivacija lipoproteinske lipaze (ubrzan katabolizam lipoproteina bogatih trigliceridima) – Aktivacija reverznog transporta holesterola (indukcija apoAI, apoA2, ACAT1 i SR-B1) – Inhibicija stvaranja i odgovora na proinflamatorne signale PPARγ • Endogeni ligandi: prostaglandin J2 (PGJ2), linolenska kiselina, PNMK: eikozapentaenska kiselina (EPA) i dokozaheksaenska kiselina (DHA). • Egzogeni ligandi: tiazolidindioni • Efekti – – – – Aktivacija adipocita – povećano skladištenje masti Povećana sekrecija adiponektina Inhibicija stvaranja proinflamatornih citokina Povećanje osetljivosti na insulin Vaša pitanja?
0
advertisement
Download
advertisement
Add this document to collection(s)
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersAdd this document to saved
You can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users